DE69405525T2

DE69405525T2 - Abziehbare Beschichtung für optische Faser

Info

Publication number: DE69405525T2
Application number: DE69405525T
Authority: DE
Inventors: Theodore Lance Parker; James Raymond Petisce; Lloyd Shepherd; Carl Raymond Taylor
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2014-12-02
Also published as: US5373578A; JP2883828B2; DE69405525D1; EP0659701A1; EP0659701B1; JPH07215737A; CA2132992A1; CA2132992C

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft im allgemeinen eine Schutzbeschichtung für eine optische Faser und im besonderen eine Beschichtung, die von der optischen Faser auf einfache Weise entfernt werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Bei der Herstellung einer optischen Faser wird ein vorgeformter Glasstab vertikal schwebend in einen Brennofen mit einer gesteuerten Geschwindigkeit hineinbewegt. Die Vorform wird in dem Ofen weichgemacht, und eine Glasfaser (auch als optische Faser bezeichnet) wird frei von dem geschmolzenen Ende der vorgeformten Stange durch eine Winde, die sich an der Basis eines Zugturms befindet, herausgezogen. Weil die Oberfläche der Glasfaser gegen durch Abrieb verursachte Beschädigungen anfällig ist, ist es notwendig, diese nach dem Herausziehen zu beschichten, jedoch noch bevor sie mit irgendeiner Oberfläche in Kontakt kommt. Da das Aufbringen eines Beschichtungsmaterials die Glasfläche nicht beschädigen darf, wird das Beschichtungsmaterial im flüssigen Zustand zugeführt. Ist das Beschichtungsmaterial einmal aufgebracht worden, muß es fest werden, bevor die Glasfaser die Winde erreicht. Dies wird gewöhnlich innerhalb eines kurzen Zeitintervalls durch Aushärten mittels Lichtstrahlen erreicht - ein Prozeß, bei dem das flüssige Beschichtungsmaterial durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung in einen festen Zustand übergeht.
Weil die Fasern dünn und flexibel sind, biegen sie sich schon, wenn sie mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, wie dies der Fall ist, wenn die Fasern in einer Umgebung mit sich ändernden Temperatur gehandhabt werden oder dieser ausgesetzt sind. Solche Verbiegungen der Faser verursachen häufig Verluste, die viel größer als die Eigenverluste der Faser selbst sind, und es ist deshalb wünschenswert, daß die Glasfasern gegen solche Verbiegungen geschützt sind. Deshalb wird an das Beschichtungsmaterial die Anforderung gestellt, die Glasfaser gegen Verbiegungen abzupuffern bzw. abzupolstern, wobei gewöhnlich zwei Schichten des Beschichtungsmaterials auf die gezogene optische Faser aufgetragen werden. Eine innere (erste) Beschichtung mit relativ kleinem Elastizitätsmodul wird direkt auf die Glasfaser aufgetragen; und eine äußere (zweite) Beschichtung mit einem relativ hohen Elastizitätsmodul umschließt die erste Beschichtung. Zusammen bewahren diese Beschichtungen wünschenswerterweise die hohe Zugstärke, die der Glasfaser zueigen ist, so lange das erste Beschichtungsmaterial mit dem Glas verbunden bleibt. Jedoch, was zunächst im Widerspruch dazu zu stehen scheint, ist es auch wünschenswert, die Beschichtung(en) von der Glasfaser einfach abzustreifen - im besonderen, wenn mehrere Fasern miteinander in einem Feld verbunden sind, wie es in US-A-4 900 126 gezeigt wird, welches aber zu keinem anderen Leistungsmerkmal führt, das Beschichtungsmaterialien besitzen müssen. Tatsächlich werden, wenn die Beschichtungsmaterialien nicht sauber und einfach abgezogen werden können, die Spleiß- und Verbindungsarbeiten ernsthaft behindert.
US-A-4 472 021 offenbart eine abziehbare Beschichtung für eine optische Faser, die in einer Menge von ungefähr 2% bis ungefähr 20% ein organisches Polysiloxan-Additiv mit einer Vielzahl von Hydroxi-terminierten Gruppen umfaßt, die mit einigen der Siliciumatomen in der Polysiloxan-Kette durch eine Kohlenstoff-zu-Silicium-Bindung verbunden sind. Jedoch weist dieses besondere Additiv ein geringes Haftvermögen an der Glasfaser auf, wodurch die Handhabungseigenschaften der beschichteten optischen Faser während des Herstellungsprozesses nachteilig beeinflußt wird. Das geringe Haftvermögen ist ein Problem, das im schlimmsten Fall zum "Abblättern" führt, was das Eindringen von Wasser zur Folge hat, insbesondere bei einem hohen Feuchtigkeitsgehalt, der die Glasoberfläche angreift und die Zugfestigkeit reduziert
Was benötigt und scheinbar nicht beim Stand der Technik offenbart wird, ist ein Additiv in einer Beschichtung für optische Fasern, welches die Abziehfähigkeit verbessert, während ein hohes Haftvermögen an der Glasfaser erhalten bleibt.
WO-A-9 321 248 offenbart eine flüssige, aushärtbare Harzzusammensetzung, wie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben.
JP-A-58 115 402 offenbart ein Beschichtungssystem für eine optische Faser, das eine erste Hülle, eine zweite Hülle und wahlweise eine dazwischenliegende Pufferschicht umfaßt. Ein Schmiermittel mit guter Abziehfähigkeit wird an verschiedenen Stellen benutzt, um die zweite Hülle und gelegentlich die Pufferschicht abzuziehen. Die erste Hülle wird nie abgezogen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine beschichtete optische Faser, wie in Anspruch 1 beschrieben, geschaffen.
Eine optische Faser umfaßt einen Glasabschnitt zum Führen von Lichtwellen, der von einer oder mehrere Schichten eines Beschichtungsmaterials beschichtet ist, um das Glas vor Abrieb zu schützen. Das Beschichtungsmaterial wird durch Zusetzen eines Additivs aus nichtvernetzten Kohlenstoffkomponenten in einer Menge von 1 bis 20 Gew.% verbessert, wobei der Ansatz folgendes umfaßt: ein Oligomer (50 bis 80 Gew.%), ein Verdünnungsmittel (weniger als 50 Gew.%) und andere Additive (gesamte Additive 5 bis 35 Gew.%) Das verbesserte Beschichtungsmaterial ist einfach von dem Glasteil abziehbar, während eine gute Haftung daran während des normalen Gebrauchs und des Betriebs erhalten bleibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das Oligomer eine Gesamtanordnung C-B-A-B-C, wobei "A" ein Polyol, "B" ein Diisocyanat und "C" ein Hydroxiterminiertes Alkylacrylat darstellt. Die Kohlenwasserstoff- Komponente hat die Anordnung R&sub1;-(R)n-R&sub2;, wobei R&sub1;, R&sub2; eine Alkylgruppe oder eine OH-Gruppe umfassen und R eine Kombination von C, H oder C, H, 0 ist.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist durch den Gebrauch eines Oligomers mit der Anordnung E-D-E kein Vedünnungsmittel nötig, wobei "D" ein Carboxiterminiertes Polyol und "E" ein Glycidylacrylat darstellen.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung und deren Arbeitsweisen wird durch die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt des Endes einer optischen Faser, die ein Beschichtungssystem umfaßt,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Bandes mit optischen Fasern, das eine Gruppe beschichteter Glasfasern zeigt, die mit einem Matrixmaterial verbunden sind,
Fig. 3A bis 3C den Gebrauch eines Bandabstreifgeräts in drei nacheinander ablaufenden Schritten beim Entfernen der Matrix- und Beschichtungsmaterialien bei einer Gruppe von Glasfasern,
Fig. 4A bis 4C verschiedene Ergebnisse des Abstreifens eines Bandes und
Fig. 5 ein Diagramm, das den Alterungseffekt bezüglich der Zugkräfte für zweifach beschichtete Fasern darstellt.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine beschichtete optische Faser 10 im Querschnitt, die eine Glasfaser 12 umfaßt, die von einem schützenden Beschichtungssystem, das die Schichten 14, 15 umfaßt, ummantelt ist. Es ist bekannt, daß glasartige optische Fasern von einer speziell vorbereiteten, zylindrischen Vorform gezogen werden, die örtlich und symmetrisch auf eine Temperatur von etwa 2000 ºC erhitzt worden ist. Wenn die Vorform in und durch einen Schmelzofen geführt wird, wird die Glasfaser 12 aus dem geschmolzenen Material herausgezogen. Ein schützendes Beschichtungssystem, das vorzugsweise zwei Schichten aus strahlungsgehärteten polymeren Materialien umfaßt, die unter Einwirkung einer Strahlung aushärten wird auf die Glasfaser 12 aufgebracht, nachdem diese aus der Vorform herausgezogen worden ist. Eine innere Schicht 14 kontaktiert die Glasfaser 12 an einer Glasbeschichtungsgrenzfläche 13 und wird als erstes Beschichtungsmaterial bezeichnet. Eine äußere Schicht 15, die als zweites Beschichtungsmaterial bezeichnet wird, umgibt die innere Schicht. Ein Verfahren zum Aufbringen doppelter Schichten aus Beschichtungsmaterialien auf eine sich bewegende Glasfaser wird in US-A-4 474 830 von 0. R. Tailor, die am 2. Oktober 1984 veröffentlicht wurde, offenbart. Ein anderes Verfahren zum Anbringen doppelter Schichten von Beschichtungsmaterialien auf einer Glasfaser ist in US-A-4 851 165 von J. A. Rennell und C. R. Taylor, die am 25. Juli 1989 veröffentlicht wurde, offenbart. Beispielsweise beträgt der typische Durchmesser der Glasfaser 12 ungefähr 125 µm, während der Durchmesser des Kerns 11 für Einzelmodefasern im wesentlichen kleiner als 10 µm ist. (Der Kern 11 ist der Bereich, in dem das Licht während seiner Ausbreitung entlang der Längsachse der Glasfaser durch den Brechungsindex der Glasfaser wesentlich begrenzt wird.) Und letztlich besitzt jede Schicht des Beschichtungsmaterials eine Dicke von ungefähr 30 µm, wodurch der Gesamtdurchmesser der beschichteten Faser 10 ungefähr 250 µm beträgt.
Nun zu Fig. 2, die eine perspektivische Ansicht eines Bandes 20 von optischen Fasern zeigt, wobei eine Gruppe von beschichteten Glasfasern 10-10 gezeigt wird, die durch ein Matrixverbindungsmaterial 21, das bei ultraviolettem Licht aushärtet, zusammengehalten werden. Die Gruppe von optischen Fasern ist in einem koplanaren, parallelen Bereich angeordnet, wobei nur vier Fasern gezeigt werden, obwohl normalerweise solche Felder zwölf einzelne Fasern umfassen.
Der Elastizitätsmodul des Matrixmaterials hat einen Wert, der kleiner als der Wert der äußeren Beschichtungsschicht der Faser, aber größer als der Elastizitätsmodul der inneren Beschichtungsschicht ist. Das Matrixmaterial 21 füllt die Zwischenräume aus, bindet die optischen Fasern aneinander und erstreckt sich über die Außenseitenverbindung des Bandes. Ein typisches Matrixmaterial 21, das bei UV-Licht aushärtet, besteht aus einer Mischung, die ein Harz, ein Verdünnungsmittel und einen Photomitiator umfaßt. Das Harz kann ein diethylenisch-terminiertes Harz umfassen, das aus einer Reaktion eines Hydroxi-terminierten Alkylacrylats mit dem Reaktionsprodukt eines Polyesters eines Polyesterpolyols mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 6000 Dalton synthetisiert wird, das ein aliphatisches oder aromatisches Diisocyanat oder ein diethylenisch-terminiertes Harz umfaßt, das aus der Reaktion von Glycidylacrylat mit einem carboxylisch-terminierten Polymer oder Polyether mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 6000 Dalton synthetisiert wird. Das Verdünnungsmittel kann monofunktionale oder mehrfunktionale acrylische Estersäuren mit einem Molekulargewicht von 100 bis 1000 Dalton oder N- Vinylpyrolidinon umfassen. Bei dem Photomitiator kann die Zusammensetzung ketonische Komponenten, wie Diethoxiacetophenon, Acetophenon, Benzophenon, Benzom, Antraquinon und Benzyldimethylketal, umfassen. In einer typischen Zusammensetzung kann die Verbindungsmatrix ein Harz (50 bis 90 %), Verdünnungsmittel (5 bis 40 %) und einen Photomitiator (1 bis 10 %) umfassen. Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn es nicht anders vermerkt wird. Andere Verbindungsmatrizen können ein Methacrylat, ein Epoxid, das bei UV-Licht aushärtet, oder ein ungesättigtes Polyester umfassen. Genauere Informationen hinsichtlich der aneinander befestigten Felder von optischen Fasern kann man aus der oben erwähnten US-A- 4 900 126 entnehmen.
Die verbundenen Bereiche von optischen Fasern, wie oben beschrieben, sind von AT&T unter der Schutzmarke Accuribbon Lightguide Cable erhältlich und werden im speziellen für Installationen mit vielen Fasern in Schleifen und MANs (Metropolitan Area Network) benutzt, bei denen das Aufspleißen und die Installationsproduktivität an höchster Stelle stehen. Jedes Band umfaßt zwölffarbcodierte Fasern zur einfachen Bestimmung, wobei zwölf Bänder aufeinandergestapelt werden, um eine hohe Dichte zu erreichen. Der ganze Bänderstapel wird von einem Rohr umgeben, das auch Füllmaterial umfassen kann, das vor dem Eindringen von Wasser bei Anwendungen im Freien schützt.

Abziehen der Bänder

Es wird auf die Fig. 3A bis 3C Bezug genommen, die den Gebrauch eines Gerätes zum Abziehen des Beschichtungsmaterials darstellen, das von Technikern für das Massenfusionsspleißen benutzt wird. Fig. 3A zeigt die Hauptelemente des Gerätes zum Abziehen des Beschichtungsmaterials und die zugeordneten Vorrichtungen. Das Band 20 wird in den Faserhalter 30 hineingebracht, um die Faser während des Abziehprozesses einfach handhaben zu können. Das Gerät zum Abziehen des Beschichtungsmaterials umfaßt einen Haltegriff 40 und einen Hauptkörper 50, die zum Herausnehmen der verschiedenen Schichten, die einen verbundenen Faserbereich umrunden, benutzt werden. Der Deckel 53 wird während des Abziehverfahrens geschlossen und umfaßt eine innere Oberfläche 54, die mit einer aufgeheizten Platte 51 zusammenwirkt, um den Außenmantel, der die Glasfasern innerhalb des Bandes 20 umgibt, festzuhalten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3A wird ein Faserhalter 30 in geschlossenem Zustand um das Band 20, das in das Gerät zum Abziehen des Beschichtungsmaterials eingesetzt ist, gezeigt. Der Abschnitt des Bandes 20, dessen Beschichtungen entfernt werden sollen, erstreckt sich über das nach vorne gerichtete Ende des Faserhalters so, daß es zwischen der Platte 51 und der inneren Oberfläche 50 des Deckels 53 gehalten werden kann, wenn der Deckel auf den Hauptkörper 50 geklappt wird. Die sich gegenüberliegenden Klingen 55, 56 sind so angeordnet, daß sie beim Schließen in die sich gegenüberliegenden Seiten des Bandes 20 partiell einschneiden, damit ein vorbestimmter Druck bzw. Bruch im Beschichtungsmaterial hergestellt werden kann. Dieses Gerät wird mit einer Wechselspannung, die auf eine Gleichspannung von 12 V für den Gebrauch eines Heizelements im Hauptkörper 50 transformiert wird, elektrisch aufgeheizt. Der Haltegriff 40 kann, wenn sein Deckel 43 geschlossen ist, den Faserhalter 30 in seinem Inneren ergreifen.
Fig. 38 stellt die Bewegung des Haltegriffs 40, vom Hauptkörper 50 des Gerätes weg, zum Abziehen des Beschichtungsmaterials dar. Die Führungsschienen 45-45 ermöglichen dem Haltegriff, den Hauptkörper 50 gleitend in einer bestimmten Weise zu erfassen. Eine Heizeinrichtung (nicht gezeigt) im Hauptkörper erhöht die Temperatur der Platte 51 auf einen vorbestimmten Wert, wobei die klebrige bzw. zähe Verbindung an der Schnittstelle 13 zwischen der ersten Beschichtung 14 und der Glasfaser 12 (s. dazu Fig. 1 oder 2) der verschiedenen beschichteten Fasern geschwächt/gebrochen wird. Eine Temperatur von beispielsweise 100 ºC für ungefähr 2 Minuten liefert annehmbare Werte. Ist die Verbindung einmal geschwächt/gebrochen, umfaßt der Rest des Arbeitsgangs das Herunterziehen der ersten Beschichtung entlang der Glasfaseroberfläche. Die Gleitfähigkeit der ersten Beschichtung hängt von der Gleitreibung mit der Glasfaser ab. Dieser Vorgang bestimmt, wie einfach die Zusammensetzung (Matrix 21 und Beschichtungen 14, 15) entfernt werden kann und wieviel Rückstand auf den Glasfasern zurückbleibt. Deshalb wird ein nicht vernetztes und nicht reaktives Additiv der Rezeptur der ersten Beschichtung beigefügt, das nach dem Aushärten in der ersten Beschichtung beweglich bleibt (z. B. frei zum Diffundieren), damit das Additiv, wenn das Abziehen ausgeführt wird, auf der Oberfläche der Glasfaser 12 vorhanden ist, um damit die Gleitreibung zu reduzieren.
Schließlich zeigt Fig. 3C das Endergebnis des Bandabziehvorgangs, bei dem die Glasfasern 12-12 von dem Band 20, das noch im Faserhalter 30 gehalten wird, hervorstehen. Das Matrixmaterial 21, das gerade abgestreift worden ist, bleibt auf der Heizplatte 51 des Hauptkörpers 50 zurück. Die Fig. 4A bis 4C zeigen einen Glasfaserbereich, bei dem die Matrix- und Beschichtungsmaterialien von den Glasfasern 12-12 entfernt sind, und werden zum Darstellen der unterschiedlichen Ergebnisse des Abstreifprozesses und zum Erörtern von deren Annehmbarkeit benutzt. Fig. 4A zeigt beispielsweise den Idealzustand, bei dem die Matrix 21 und die Beschichtungsmaterialien 14, 15 vollständig von den Glasfasern 12-12 entfernt sind. Ein solches Ergebnis ist mit der vorliegenden Erfindung oft möglich, obwohl das Vorhandensein einiger Rückstände 16-16, wie in Fig. 48 gezeigt, auch noch annehmbar ist, weil diese noch durch sanftes Wischen mit einem alkoholgetränkten Baumwolltuch entfernt werden können. Fig. 4C stellt jedoch einen nicht annehmbaren Zustand dar, bei dem die Beschichtungsmaterialien so zäh an den Glasfasern haften, daß entweder Bruchstellen auftreten oder noch große zurückbleibende Stücke nicht einfach entfernt werden können.

Beschichtungsmaterialien

Beschichtungsmaterialien schützen die Glasfaser nicht nur vor Abrieb und puffern sie gegen Mikroverbindungsverluste, sondern sie helfen auch, deren Zugfestigkeit zu erhalten. Jedoch müssen die Beschichtungsmaterialien mit dem Glas verbunden sein, wenigstens so lange, bis sie abgezogen werden, um die Zugfestigkeit zu erhalten, wobei es dann wünschenswert ist, daß sie vollständig, ohne daß ein Rückstand auf dem Glas zurückbleibt, abstreifbar sind. Im speziellen muß sich die Schnittstelle bzw. Grenzfläche zwischen dem ersten Beschichtungsmaterial und der Glasfaser dadurch auszeichnen, daß sie vor einem Abblättern schützt, wobei sie jedoch so beschaffen sein muß, daß das Beschichtungssystem von der optischen Faser abgezogen werden kann, ohne daß zähe Rückstände auf der Faseroberfläche zurückbleiben.
Andererseits muß die Oberfläche des zweiten Beschichtungsmaterial so beschaffen sein, daß kein Haften zwischen den benachbarten Glasfasern aufgrund eines ruckartigen Prozeßablauf 5 auftritt.
Typische Beschichtungsmaterialien umfassen Urethan- Acrylat-Flüssigkeiten, deren Moleküle vernetzen, wenn sie ultraviolettem Licht ausgesetzt sind. Verschiedene Additive sind vorhanden, die eine oder mehrere Eigenschaften der Beschichtung verbessern. Zum Beispiel werden die Photomitiatoren hinzugefügt, um den Aushärtungsprozeß zu beschleunigen, was wichtig ist, weil eine beschichtete optische Faser bald nach dem Aushärten auf eine Rolle zum Lagern aufgewickelt wird, wobei die Herstellungsgeschwindigkeit hinsichtlich der Profitabilität kritisch ist.
Aushärten bzw. Härten ist das Umwandeln des flüssigen Beschichtungsmaterials in ein festes. Im vorliegenden System ist dieser Vorgang als Aushärten mit freien Radikalen bekannt, bei dem sich beim Absorbieren von Licht die Photoinitiatorkomponenten spalten bzw. teilen, um Paare freier Radikale zu bilden, die voneinander wegdiffundieren und mit den Acrylat-terminierten Komponenten reagieren, um einen Kettenpolymerisationsprozeß einzuleiten. Außer den Photomitiatoren umfassen die Beschichtungsmaterialien desweiteren Verdünnungsmittel, Antioxidantien, Adhäsionsunterstützer und in einigen Fällen Additive zum Verbessern der Abziehfähigkeit. Jedoch ist es wichtig, bevor sich der Abziehfähigkeit zugewandt wird, daß zuerst die Zusammensetzung des ersten Beschichtungsmaterials erörtert wird, das den Kontakt mit der Glasoberfläche herstellt und dessen Eigenschaften Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die erste Beschichtung 14 eine 30 x 10&supmin;&sup4; cm (30 µm) dicke Schicht eines Materials, das die Glasfaser 12 umschließt. Es hat einen geringen Elastizitätsmodul (z. B. 10&sup6; Pa), um die Glasfaser gegen scharfe Biegungen, die den Verlust eines Lichtwellensignals verursachen, abzupuffern. Die dargestellte erste Beschichtung umfaßt ein Oligomer (50 bis 80 %), ein Verdünnungsmittel (15 bis 40 %) und Additive (5 bis 35 %). Das Oligomer wird aus Polyol ("A") abgeleitet, das mit Diisocyanat ("B") reagiert hat und mit einem Hydroxi-terminierten Alkylacrylat ("C") bedeckt ist. Die sich ergebende Anordnung ist von der Form C-B-A-B-C, wobei:
"A" T (R&sub1;) - (R)n - (R&sub2;)
wobei R&sub1;, R&sub2; eine OH-Gruppe darstellen, R eine Kombination von C, H oder C, H, O ist und 2 ≤ n ≤ 1000,
"B" T O=C=N- (R&sub3;) -N=C=),
wobei R&sub3; eine Alkyl- oder aromatische Gruppe ist.
wobei R&sub4; eine Alkylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist. Beispielsweise ist Phenoxiethylacrylat ein geeignetes Verdünnungsmittel für den Gebrauch der Beschichtung einer optischen Faser der vorliegenden Erfindung, das zum Herabsetzen der Viskosität des Oligomerharzes dient. Jedoch kann auch eine verminderte Viskosität durch den Gebrauch eines Epoxiacrylatoligomers mit der Hauptanordnung E-D-E erreicht werden, wobei in diesem Fall die benutzte Verdünnungsmittelmenge auf weniger als 15 % reduziert werden kann. In dieser Situation umfaßt ein mit "D" bezeichnetes Carboxi-terminiertes Polyol die folgende Anordnung:
wobei R eine Kombination von C, H oder C, H, O ist und 2 ≤ n ≤ 1000,
und ein mit "E" bezeichnetes Glycidylacrylat folgende Anordnung umfaßt:
wobei (R&sub5;) eine Alkylgruppe ist.
Verschiedenen Polyole (Alkohole mit mehreren Hydroxylgruppen) können in der Oligomerkette benutzt werden, umfassend:
(i) Polycarbonat;
(ii) Polyester;
(iii) Polyether;
(iv) Polybutadien; oder
(v) hydriertes Polybutadien.

Additive

Das Auswählen des richtigen Additivs zum einfachen Entfernen der ersten Beschichtung von einer Glasfaser ohne deren Haftvermögen darauf ernstlich einzuschränken, ist ein nicht einfach zu lösendes Problem, besonders weil beide Eigenschaften erforderlich sind, aber jeweils nur eine Eigenschaft vorhanden ist. Jedoch sind trotz solcher großer Probleme Kompromisse möglich, weil ein Bereich existiert, bei dem die Abziehbarkeit und das Haftvermögen annehmbar sind. So ist zu sagen, daß die Haftkraft nicht viel größer als die Kraft sein muß, die während des Betriebs erwartet wird; und auch nicht kleiner als die kleinste zu erwartende Kraft sein muß, wenn die Beschichtung absichtlich von der Faser gestreift wird. Wohingegen der Stand der Technik den Zusatz von Polysiloxan zum Erhöhen der Abziehfähigkeit offenbart, wurde zu unserer Überraschung entdeckt, daß der Zusatz von Kohlenwasserstoffkomponenten in das Beschichtungsmaterial in einer Menge von etwa 1 bis 20 % den oben beschriebenen Bereich abdecken kann. Zum Beispiel wird ein annehmbares höchstes Haftvermögen erreicht, wenn nur 1 % der Kohlenwasserstoffkomponente hinzugefügt wird, und ein akzeptables minimales Haftvermögen erreicht, wenn 20 % der Kohlenwasserstoffkomponente hinzugefügt wird. Der Gebrauch der Kohlenwasserstoffkomponenten zum Erreichen der gewünschten Ergebnisse ist deshalb überraschend, weil die Formulierungs- oder Formelersteller historisch den Gebrauch von nicht vernetzten Komponenten aufgrund der erwarteten und/oder beobachteten nachteiligen Eigenschaften in der ausgehärteten Form vermieden haben. Mit dem Beschichtungsmaterial vermischte Additive verbinden sich entweder mit dem Beschichtungsmaterial, verbinden sich mit dem Glas, nachdem das Beschichtungsmaterial darüberliegt, oder sind frei zum Migrieren. Letzterer Typ wird manchmal flüchtig genannt, weil er keine Vernetzungen bildet. Unglücklicherweise verursachen viele flüchtige Additive einen Verlust an Haftvermögen oder eine vermehrte Oberflächenklebrig- bzw. -zähigkeit.
Aus der Menge der Additive liegen ein Antioxidationsmittel in einer dargestellten Menge von 0,5 % und ein Photomitiator in einer beispielhaften Menge von etwa 2 % vor. Am wichtigsten ist, daß herausgefunden wurde, daß die Additive mit Kohlenstoffkomponenten überraschenderweise eine vorteilhafte Einwirkung auf die Bandabziehfähigkeit mit einem geeigneten Grad an Haftvermögen haben, wenn sie mit einem Anteil von 1 bis 20 % vorhanden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Polytetrahydrofurandiol mit nachfolgender Anordnung beim Zusammensetzen des Oligomers benutzt:
HO-(OCH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;)n-OH
Ferner wird in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Polytetrahydrofurandiol als Kohlenstoffkomponente benutzt, und tatsächlich umfaßt das bevorzugte Additiv mit der Kohlenwasserstoffkomponente das gleiche Polyol, das beim Bilden des Oligomers benutzt wird, obwohl das in der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist.
Nun wird sich auf Fig. 5 bezogen, wobei ein Diagramm den Alterungseffekt hinsichtlich der Zugkraft einer doppelt beschichteten Faser darstellt. Im besonderen definiert der Bereich, der als "ANNEHMBAR" bezeichnet wird, die Kraft, die zum Entfernen der Beschichtung einer doppelt beschichteten Faser ohne Probleme benötigt wird. Wenn das Haftvermögen zwischen dem Beschichtungsmaterial und der Glasfaser zu groß wird, wie bei Kurve I gezeigt, ist es am schwersten, die Beschichtung von der Glasfaser ohne Beschädigung abzuziehen. Häufig bricht die Faser nicht, jedoch bleibt etwas Beschichtungsmaterial auf dem Glas kleben, nachdem ein Teil entfernt worden ist (s. z.B. Fig. 4C). Wenn das Haftvermögen zwischen dem Beschichtungsmaterial und der Glasfaser zu klein wird, wie bei Kurve III gezeigt, tritt das oben beschriebene Problem des Abblätterns auf, das zum Eindringen von Wasser führen kann und folglich die Zugfestigkeit der Glasfaser schwächen kann. Letztlich stellt Graph II das vorteilhafte Ergebnis des Hinzufügens der Kohlenwasserstoffkomponenten mit einem Anteil von 1 bis 20 % in dem Beschichtungsmaterial dar. In dieser Situation ist die Abstreifkraft des Beschichtungsmaterials ausreichend gering, damit kein zäher Rückstand auf der Glasfaser zurückbleibt, aber ausreichend hoch, so daß das Abblättern kein Problem darstellt. Der "ANNEHMBAR"-Bereich wird quantitativ in Fig. 5 gezeigt, basierend auf Messungen der Abstreifkraft, die zum Abziehen der Beschichtungsmaterialien von der doppelt beschichteten Faser erforderlich ist, als Funktion der Zeit bei verschiedenen Beschichtungsmaterialien.
Es wurde beobachtet, daß das Wandern der zugefügten Kohlenstoffkomponenten so ist, daß sie auch in der zweiten Beschichtung verwendet werden können, wenn auch mit verminderter Effektivität.

Claims

1. Beschichtete optische Faser (10) mit einem optischen Glas (12) zum Führen von Lichtwellen und mit einem angereicherten Beschichtungsmaterial (14), das um das optische Glas angeordnet ist, wobei das angereicherte Beschichtungsmaterial 50 bis 80 Gew.% eines Oligomers, weniger als 50 Gew.% eines Verdünnungsmittels und 5 bis Gew.% an Additiven umfaßt, wobei die Additive einen Stabilisator, einen Adhäsionsunterstützer und einen Photomitiator umfassen, gekennzeichnet durch ein weiteres Additiv mit einer nicht vernetzten Kohlenwasserstoffkomponente zum Verbessern der Abziehbarkeit des Beschichtungsmaterials vom optischen Glas, wobei das weitere Additiv in einer Menge von 1 bis 20 Gew.% vorhanden ist.

2. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 1, wobei die optische Faser eine primäre (14) und eine sekundäre (15) Schicht von Beschichtungsmaterial, das um das optische Glas (12) angeordnet ist, umfaßt, wobei die primäre Schicht in unmittelbarem Kontakt zum optischen Glas steht und das angereicherte Beschichtungsmaterial umfaßt.

3. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 1, bei welcher das angereicherte Beschichtungsmaterial (14) 15 bis 40 Gew.% Verdünnungsmittel umfaßt.

4. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 3, bei welcher die Kohlenwasserstoffkomponente folgende Anordnung hat:

R&sub1; - (R)n - R&sub2;

wobei R&sub1;, R&sub2; eine Alkylgruppe oder eine OH-Gruppe sind und R eine Kombination von C, H oder C, H, O ist und 2 ≤ n ≤ 1000.

5. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 1, bei welcher das Oligomer das Reaktionsprodukt eines Polyolbestandteils "A", einer Diisocyanatkomponente "B" und eines Hydroxi-terminierten Alkylacrylats "C" umfaßt, wobei das Oligomer folgende Anordnung hat: C-B-A-B-C.

6. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 5, bei welcher der Polyolbestandteil des Oligomers aus Nachfolgendem ausgewählt ist:

(i) Polyester,

(ii) Polyether,

(iii) Polycarbonat,

(iv) Polybutadien,

(v) hydriertes Polybutadien.

7. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 6, bei welcher der Polyolbestandteil des Oligomers Polytetrahydrofurandiol umfaßt.

8. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Kohlenwasserstoffkomponente das zur Bildung des Oligomers verwendete Polyol ist.

9. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 1, bei welcher das angereicherte Beschichtungsmaterial weniger als 15 Gew.% eines Verdünnungsmittels umfaßt.

10. Beschichtete optische Faser (10) nach Anspruch 9, bei welcher das Oligomer ein Carboxi-terminiertes Polyol "D" und ein Glycidylacrylat "E" mit der folgenden Anordnung umfaßt: E-D-E.